《混凝土结构原理与智能设计》依据现行国家标准编写而成，突破传统混凝土结构教材的固有框架，将经典混凝土结构原理与现代智能优化技术深度融合，主要内容包括：钢筋和混凝土的物理力学性能，混凝土结构设计基本原则和方法，受弯构件正截面和斜截面承载力，受扭构件承载力，受压构件承载力，受拉构件承载力，混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性分析，梁板结构。专设“结构智能优化设计方法”章节，在各类构件设计中嵌入智能优化设计板块，系统介绍智能算法在结构设计中的关键技术及应用。同时，教材贯穿大量实际工程案例分析、思考题与计算实践。配有视频、在线题库、知识图谱、配套图纸等数字资源，读者可扫二维码获取。 本书可作为智能建造、土木工程、水利水电工程等相关专业的师生教学用书，亦可供相关技术人员学习参考。

刘素梅，武汉大学土木建筑工程学院副教授、硕士生导师，主要从事工程结构防灾减灾和纤维混凝土结构研究。1996年本科毕业于重庆建筑大学，2005年获武汉理工大学博士学位，2009-2010年在美国南卡罗来纳州立大学从事博士后研究。她长期致力于水库诱发地震机理、纤维混凝土抗震性能等课题，主持国家自然科学基金和湖北省自然科学基金项目，发表多篇SCI/EI论文，并合著《水库及其环境影响》。主讲混凝土结构、建筑抗震等课程，参与国家精品课程建设，是武汉大学高性能混凝土材料与结构团队核心成员。

第1章 绪论 001 导言 002 引例 002 学习目标 003 1.1 混凝土结构的一般概念 003 1.1.1 混凝土结构的一般定义及分类 003 1.1.2 钢筋与混凝土结构共同工作的原理 004 1.1.3 钢筋混凝土结构的特点 005 随堂测试 006 1.2 混凝土材料及结构发展历程 006 1.2.1 混凝土材料 006 1.2.2 混凝土结构体系 013 1.2.3 混凝土结构设计计算方法 019 1.3 混凝土结构未来发展趋势 020 1.4 混凝土结构学科特点 021 思考题 022 案例分析题 023 第2章 钢筋和混凝土的物理力学性能 025 导言 026 引例 026 学习目标 026 2.1 钢筋的物理力学性能 027 2.1.1 钢筋的成分和类型 027 2.1.2 钢筋的品种和等级 027 2.1.3 钢筋的强度与变形 028 2.1.4 钢筋应力- 应变关系曲线的数学模型 029 2.1.5 钢筋的疲劳 031 2.1.6 钢筋的性能要求 032 随堂测试 033 2.2 混凝土的物理力学性能 033 2.2.1 混凝土的组成 033 2.2.2 混凝土的强度 033 2.2.3 混凝土的变形 039 随堂测试 048 2.3 钢筋与混凝土的黏结 048 2.3.1 黏结力的组成 048 2.3.2 光面钢筋的黏结性能 049 2.3.3 变形钢筋的黏结性能 049 2.3.4 影响黏结强度的因素 050 2.3.5 钢筋的锚固 051 随堂测试 053 思考题 053 计算题 053 第3章 混凝土结构设计的基本原则和方法 055 导言 056 引例 056 学习目标 056 3.1 概述 057 3.2 结构的可靠度 057 3.2.1 作用效应及结构抗力 057 3.2.2 结构的功能要求 058 3.2.3 结构的可靠性与可靠度 059 随堂测试 060 3.3 极限状态分类与设计 060 3.3.1 承载能力极限状态 061 3.3.2 正常使用极限状态 061 3.3.3 耐久性极限状态 061 3.3.4 结构的设计状况 061 3.3.5 极限状态设计 062 随堂测试 062 3.4 以概率理论为基础的极限状态设计方法 062 3.4.1 结构的功能函数和极限状态方程 062 3.4.2 失效概率与可靠指标 063 随堂测试 065 3.5 荷载代表值和材料代表值 065 3.5.1 荷载代表值 065 3.5.2 材料强度标准值 066 随堂测试 067 3.6 实用设计表达式 067 3.6.1 承载能力极限状态设计表达式 067 3.6.2 正常使用极限状态设计表达式 070 随堂测试 070 荷载效应组合专题讲解视频 071 3.7 结构智能优化设计方法 071 3.7.1 结构智能优化设计的基本概念 072 3.7.2 结构智能优化设计的关键技术 074 3.7.3 常见的智能优化算法 075 主要计算公式 079 思考题 079 计算题 079 第4章 受弯构件正截面承载力 081 导言 082 引例 082 学习目标 082 4.1 概述 082 4.2 受弯构件的受弯性能分析 083 4.2.1 适筋梁受弯性能试验 083 4.2.2 正截面受弯的三种破坏形态 086 随堂测试 087 4.3 单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算 087 4.3.1 正截面受弯承载力计算基本假定 087 4.3.2 正截面受弯承载力计算原理 088 4.3.3 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算方法 091 随堂测试 094 单筋梁截面设计专题讲解视频 094 4.4 双筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算 097 4.4.1 概述 097 4.4.2 基本公式及适用条件 097 4.4.3 计算公式应用 099 随堂测试 101 双筋梁截面设计专题讲解视频 101 4.5 T 形截面受弯构件正截面受弯承载力计算 105 4.5.1 T 形截面受弯构件工程应用 105 4.5.2 T 形截面分类及判别 106 4.5.3 计算公式和适用条件 107 4.5.4 计算公式的应用 108 随堂测试 109 4.6 梁、板一般构造 113 4.6.1 梁、板截面估算 113 4.6.2 材料强度 113 4.6.3 纵向钢筋 114 4.7 受弯构件正截面承载力智能优化算例 116 4.7.1 设计变量 116 4.7.2 目标函数 116 4.7.3 约束条件 117 4.7.4 优化设计数学表达式 117 4.7.5 智能优化设计算例 118 主要计算公式及适用条件 120 思考题 120 计算题 120 案例分析题 121 第5章 受弯构件斜截面承载力 123 导言 124 引例 124 学习目标 124 5.1 概述 124 5.2 受剪性能分析 125 5.2.1 斜裂缝形成及类型 125 5.2.2 斜截面破坏形态 127 随堂测试 128 5.3 斜截面受剪承载力计算 129 5.3.1 斜截面受剪承载力计算理论模型 129 5.3.2 影响斜截面受剪承载力的主要因素 130 5.3.3 斜截面受剪承载力计算公式及适用条件 132 5.3.4 斜截面受剪承载力计算公式的应用 134 随堂测试 135 梁斜截面腹筋设计专题讲解视频 135 5.4 斜截面受弯承载力 139 5.4.1 抵抗弯矩图（M R 图） 139 5.4.2 钢筋弯起 140 5.4.3 钢筋截断 141 随堂测试 142 5.5 箍筋、弯起钢筋一般构造 143 5.5.1 箍筋 143 5.5.2 弯起钢筋 145 5.6 钢筋混凝土构件施工图中配筋表示方法 146 5.6.1 详图法 146 5.6.2 平面整体表示法 147 5.7 受弯构件智能优化设计算例 147 5.7.1 设计变量 147 5.7.2 目标函数 147 5.7.3 约束条件 148 5.7.4 优化设计数学表达式 148 5.7.5 设计算例 149 主要计算公式及适用条件 149 思考题 150 计算题 150 案例分析题 151 第6章 受扭构件承载力 153 导言 154 引例 154 学习目标 154 6.1 概述 155 6.2 受扭性能分析 156 6.2.1 纯扭构件的性能和破坏形态 156 6.2.2 弯剪扭构件的性能和破坏形态 158 随堂测试 160 6.3 纯扭构件的受扭承载力计算 160 6.3.1 矩形截面纯扭构件的开裂扭矩 160 6.3.2 矩形截面受扭构件的承载力计算公式 161 随堂测试 166 6.4 弯剪扭构件的承载力计算 168 6.4.1 弯剪扭构件的承载力计算公式 169 6.4.2 计算公式的应用 171 随堂测试 171 6.5 受扭构件的构造要求 171 6.5.1 截面尺寸的限制条件 171 6.5.2 受扭纵向钢筋的构造要求 172 6.5.3 受扭箍筋的构造要求 172 6.5.4 按构造要求配置受扭钢筋的条件 172 随堂测试 173 弯剪扭构件设计专题讲解视频 173 6.6 受扭构件智能优化设计算例 175 6.6.1 设计变量 175 6.6.2 目标函数 175 6.6.3 约束条件 176 6.6.4 优化设计数学表达式 176 6.6.5 设计算例 177 主要计算公式及适用条件 177 思考题 178 计算题 178 第7章 受压构件承载力 181 导言 182 引例 182 学习目标 182 7.1 概述 183 7.2 轴心受压构件正截面承载力 183 7.2.1 受力性能 183 随堂测试 185 7.2.2 正截面受压承载力计算 186 7.3 偏心受压构件承载力 190 7.3.1 正截面受力性能 190 随堂测试 193 7.3.2 矩形截面正截面承载力计算 194 小偏心受压构件非对称配筋设计专题讲解视频 199 7.3.3 I 形截面正截面承载力计算 204 7.3.4 斜截面受力性能 209 7.3.5 斜截面受剪承载力 210 随堂测试 211 7.4 偏心受压构件正截面承载力Nu-Mu 相关曲线及应用 212 7.4.1 矩形截面大偏心受压构件对称配筋N u-M u 相关曲线 212 1817.4.2 矩形截面小偏心受压构件对称配筋N u-M u 相关曲线 212 7.4.3 N u-M u 相关曲线特点 213 随堂测试 213 7.5 双向偏心受压构件正截面承载力 213 7.6 受压构件一般构造要求 214 7.6.1 截面形式及尺寸 214 7.6.2 配筋构造要求 214 7.7 受压构件智能优化设计算例 216 7.7.1 设计变量 216 7.7.2 目标函数 216 7.7.3 约束条件 217 7.7.4 优化设计数学表达式 217 7.7.5 智能优化设计算例 218 主要计算公式及适用条件 220 思考题 220 计算题 220 案例分析题 221 第8章 受拉构件承载力 224 导言 224 引例 224 学习目标 224 8.1 概述 224 8.2 轴心受拉构件正截面承载力 225 8.2.1 受力性能 225 8.2.2 轴心受拉构件正截面承载力计算 226 随堂测试 226 8.3 矩形截面偏心受拉构件正截面承载力 226 8.3.1 受力性能 226 8.3.2 正截面承载力计算公式及适用条件 227 8.3.3 正截面承载力计算方法 228 随堂测试 229 8.4 偏心受拉构件斜截面受剪承载力 230 8.4.1 受力性能 230 8.4.2 斜截面受剪承载力计算公式 230 随堂测试 231 8.5 受拉构件智能优化设计算例 232 8.5.1 设计变量 232 8.5.2 目标函数 232 8.5.3 约束条件 233 8.5.4 优化设计数学表达式 233 8.5.5 设计算例 234 主要计算公式及适用条件 235 思考题 235 计算题 235 案例分析题 235 第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性分析 237 导言 238 引例 238 学习目标 238 9.1 概述 238 9.2 混凝土受弯构件挠度验算 239 9.2.1 均质弹性材料梁挠度 239 9.2.2 混凝土受弯构件挠度 239 随堂测试 244 9.3 混凝土构件的裂缝宽度验算 245 9.3.1 裂缝成因、危害及裂缝控制等级 245 9.3.2 裂缝宽度计算理论 246 9.3.3 最大裂缝宽度计算方法与验算 248 随堂测试 250 9.4 混凝土结构的耐久性分析 251 9.4.1 耐久性的概念及环境分类 251 9.4.2 混凝土结构耐久性的影响因素及其对策 251 9.4.3 混凝土结构的耐久性设计规定 255 9.5 受弯构件挠度和裂缝宽度智能优化算例 257 9.5.1 设计变量 257 9.5.2 目标函数 257 9.5.3 约束条件 258 9.5.4 优化设计数学表达式 258 9.5.5 设计算例 259 主要计算公式及适用条件 260 思考题 260 计算题 261 案例分析题 261 第10章 梁板结构及其智能优化设计 263 导言 264 引例 264 学习目标 264 10.1 概述 264 10.1.1 单向板与双向板的定义 265 10.1.2 楼盖的结构类型 266 10.2 现浇单向板肋梁楼盖 267 10.2.1 结构平面布置 267 10.2.2 单向板肋梁楼盖的截面设计与构造 268 随堂测试 272 10.3 现浇双向板肋梁楼盖 273 10.3.1 四边支承双向板的受力特点和破坏形态 273 10.3.2 双向板的截面设计与构造要求 274 随堂测试 275 10.4 楼盖智能优化设计算例 276 10.4.1 工程案例介绍 276 10.4.2 Y-GAMA 楼盖智能设计软件介绍 277 10.4.3 参数化建模 277 10.4.4 自动计算 281 10.4.5 智能寻优 284 思考题 287 案例分析题 287 附录 《混凝土结构设计标准（2024 版）》（GB/T 50010—2010） 材料指标与有关规定 289 参考文献 297